Инкубатор жизни в сердце галактики: JWST открыл «фабрику» органических молекул

Астрономы, используя космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), обнаружили в яркой и относительно близкой галактике целое богатство молекул, которые могут служить первыми строительными блоками жизни. Это открытие углубляет наше понимание того, как сложные углеродные молекулы образуются в одних из самых экстремальных регионов галактики.

Исследовательская группа использовала приборы телескопа — ближний инфракрасный спектрограф (NIRSpec) и средне-инфракрасный инструмент (MIRI) — для изучения галактики IRAS 07251–0248. Это ультраяркая инфракрасная галактика, чье плотное ядро скрыто огромными количествами пыли и газа. Эта материя поглощает большинство длин волн света, кроме инфракрасного. Поскольку JWST наблюдает за космосом именно в инфракрасном диапазоне, он стал идеальным инструментом, чтобы заглянуть в сердце IRAS 07251–0248, и обнаруженное там удивило ученых.

«Мы обнаружили неожиданную химическую сложность с концентрациями, значительно превышающими предсказания современных теоретических моделей, — заявил в своем обращении руководитель исследования Исмаэль Гарсия Бернете из Центра астробиологии (CAB). — Это указывает на то, что в этих галактических ядрах должен существовать постоянный источник углерода, питающий эту богатую химическую сеть».

Используя данные MIRI и NIRSpec, команда смогла определить концентрацию и температуру химических веществ в газе, пыли и льдах галактики IRAS 07251–0248. Был обнаружен ошеломляюще богатый набор небольших органических молекул, включая бензол, метан, ацетилен, диацетилен, триацетилен и высокореактивный метильный радикал, который ранее никогда не обнаруживался за пределами Млечного Пути. Исследование также выявило наличие твердых веществ, включая частицы углеродного материала и водяной лед.

Эти молекулы могут служить кирпичиками для более сложных органических молекул, жизненно важных для возникновения и поддержания жизни.

«Хотя небольшие органические молекулы не встречаются в живых клетках, они могут играть ключевую роль в пребиотической химии, представляя собой важный шаг к образованию аминокислот и нуклеотидов», — пояснила член команды Димитра Ригопулу из Оксфордского университета.

Химические процессы, наблюдаемые Ригопулу и её коллегами, нельзя объяснить одними лишь экстремальными температурами и турбулентным движением газа. Это привело команду к гипотезе, что бомбардировка высокоэнергетическими частицами, так называемыми «космическими лучами», могла разрушать более крупные молекулы, такие как богатые углеродом пылевые зерна, высвобождая при этом небольшие органические молекулы.

Полученные данные позволяют предположить, что сильно затемнённые ядра галактик, подобных IRAS 07251–0248, могут действовать как производственная линия для органических молекул, тем самым химически обогащая свои звездные системы.

Результаты работы команды, опубликованные в пятницу, 6 февраля, в журнале Nature, могут стать дорожной картой для дальнейшего изучения формирования и эволюции космических органических молекул, а также демонстрируют мощь телескопа JWST для исследования регионов космоса, до сих пор скрытых от нашего взгляда.

Это открытие ставит под сомнение прежние представления о том, где во Вселенной могут зарождаться предпосылки жизни. Оказывается, самые бурные и негостеприимные на вид места — ядра активных, пылевых галактик — могут быть идеальными химическими реакторами. Интенсивное звездообразование, всплески сверхновых и активность сверхмассивных черных дыр создают уникальную среду: мощные ударные волны дробят крупные частицы, жесткое излучение и космические лучи запускают сложные реакции, а плотные облака пыли и газа служат защитными «колбами», где хрупкие органические соединения могут накапливаться.

Таким образом, «Уэбб» показал, что «семена жизни» могут производиться в промышленных масштабах по всей Вселенной, даже в условиях, которые мы ранее считали слишком экстремальными. Следующим шагом станет поиск подобных молекулярных «фабрик» в галактиках на разных этапах эволюции, чтобы понять, является ли этот процесс универсальным и как эти органические «кирпичики» впоследствии могут мигрировать в более спокойные регионы, такие как протопланетные диски, где и происходит настоящее чудо зарождения живых систем.